Ένα υποβρύχιο είναι ένα καταδυτικό όχημα με καλύτερη εμβέλεια από ένα υποβρύχιο και ορίζεται ως σχετικά αυτόνομο και ανεξάρτητο. Τα ακατέργαστα υποβρύχια κατασκευάζονται εδώ και αιώνες, αλλά ο σχεδιασμός των υποβρυχίων δεν απογειώθηκε παρά τον 19ο αιώνα. Μερικά από τα παλαιότερα σύγχρονα υποβρύχια χρησιμοποιήθηκαν για πόλεμο, ακόμα μακράν ο κύριος τρόπος χρήσης τους, αλλά τα τελευταία 60 χρόνια πολλά ερευνητικά υποβρύχια έχουν κατασκευαστεί για επιστημονικούς και αρχαιολογικούς σκοπούς, διευρύνοντας το ρόλο αυτών των συναρπαστικών μηχανών. Ένα υποβρύχιο έχει χρησιμοποιηθεί ακόμη και για να κατέβει στην τάφρο Mariana, το βαθύτερο σημείο στον ωκεανό, το οποίο βρίσκεται περίπου επτά μίλια κάτω από την επιφάνεια.
Τρεις κύριοι τύποι υποβρυχίων είναι τα υποβρύχια αναψυχής, τα επιστημονικά υποβρύχια και τα στρατιωτικά υποβρύχια. Τα υποβρύχια αναψυχής είναι συνήθως αρκετά μικρά και ακριβά, τα οποία χρησιμοποιούνται από τους πλούσιους για να θαυμάσουν την υποθαλάσσια ζωή. Αυτά δεν είναι τόσο δημοφιλή, καθώς ο εξοπλισμός για κολύμβηση με αναπνευστήρα ή SCUBA γενικά εκπληρώνει την ίδια λειτουργία με ένα κλάσμα του κόστους. Τα επιστημονικά υποβρύχια χρησιμοποιούνται για τη διερεύνηση του πυθμένα των ωκεανών ή των λιμνών και για την ανάκτηση βιολογικών δειγμάτων ή τεχνουργημάτων. Τα στρατιωτικά υποβρύχια χρησιμοποιούνται για ναυτικούς πολέμους, αναγνώριση και συγκράτηση πυρηνικών πυραύλων, αποτελώντας έναν κρίσιμο κόμβο της πυρηνικής τριάδας μαζί με βαλλιστικούς πυραύλους και βαριά βομβαρδιστικά.
Ένα από τα πιο διάσημα επιστημονικά υποβρύχια είναι το DSV Alvin, ένα ερευνητικό υποβρύχιο 16 τόνων σε βάθος ωκεανού που ήταν το πρώτο σκάφος έρευνας βαθέων ωκεανών με δυνατότητα ελιγμών. Το σκάφος κατέστη δυνατό με την ανάπτυξη του συντακτικού αφρού, ενός σύνθετου υλικού που αποτελείται από μικροσκοπικές κοίλες μικροσφαίρες ενσωματωμένες σε μια μεγαλύτερη δομή. Οι μικροσφαίρες μειώνουν την πυκνότητά του ενώ διατηρούν τη δύναμη, επιτρέποντας βαθύτερες καταδύσεις. Το DSV Alvin είναι ένα από τα λίγα σκάφη που υπάρχουν που μπορεί να ταξιδέψει περισσότερο από περίπου μισό μίλι κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού. Τα περισσότερα άλλα σκάφη, συμπεριλαμβανομένων των στρατιωτικών υποβρυχίων, θα συνθλίβονταν πλήρως σε βάθος όχι μεγαλύτερο από μισό μίλι.
Τα πιο γνωστά, μεγαλύτερα και ακριβότερα υποβρύχια χρησιμοποιούνται όλα από τους στρατούς του κόσμου, ειδικά των ΗΠΑ, του Ηνωμένου Βασιλείου και της Ρωσίας. Ένα παράδειγμα θα ήταν το αμερικανικό υποβρύχιο κλάσης Seawolf, το οποίο έχει εκτόπισμα 8,000 τόνων, μήκος 353 πόδια (107 m), πλάτος 40 πόδια (12 m), συμπλήρωμα 140 και, λόγω του πυρηνικού σταθμού του, η εμβέλεια περιορίζεται μόνο από τις προμήθειες τροφίμων και τη λογική του πληρώματος. Αυτά τα υποβρύχια μπορούν να πάνε οπουδήποτε στη Γη όπου εκτείνεται ο Παγκόσμιος Ωκεανός, συμπεριλαμβανομένου του νερού κάτω από τον πλωτό πάγο του Βόρειου Πόλου.